[发明专利]带有色散位移光导纤维的波分多路复用电信系统

说明书

本发明涉及采用色散位移光导纤维的波分多路复用(WDM)电信系统，在该系统中避免了由所谓的“四波混合”(FWM)产生的噪声效应。

在最现代的电信工程里，已经知道利用光导纤维来发送携带着信息的预定频率上的光信号以进行远程通信。并且还知道经光导纤维发送的发光信号在其传播期间遭受衰减，从而必须借助按预定间隔配置在传送线上的各个放大器对它进行放大。

出于上述目的，方便地使用着光放大器，在不对信号进行检测和再生的情况下通过光放大器在保持其光学形式的状况下放大信号。

所述光放大器是基于诸如铒的荧光掺杂剂性质的。当通过引入发光泵浦能量适当地激发时，荧光掺杂剂在和硅基光纤中的光的最小衰减波段相对应的波长带上具有强发射。

由于光导纤维构成材料的特性和折射率分布特性的结合，用于传输的光导纤维具有色散。色散随被发送信号的波长变化并且在其波长的一给定值上达到零。

该色散现象主要包括在信号经过光导纤维的传播期间扩大构成信号的脉冲的持续时间，这种扩大归因于这个事实：各以自己的波长为特征的各个脉冲的不同的色度分量在光导纤维中以不同的速度传播。

由于所述的扩大，在发射处得到很好区别的瞬时相继的脉冲经过沿着光导纤维的传播之后可以在接收处部分地重叠，而且甚至不再能够把它们区别成分离值，从而产生接收上的差错。

通常所说的“阶跃折射率”(或SI)的光纤具有这种光特性，在波长值约在1300nm处色散达到零。

因此在靠近1500nm的波长处用于电信的SI光纤具有一个重要的能够构成传输速度限制的色散值，也就是说可能在预定的单位时间发送大量的连续脉冲并且在接收处不出现差错。

而且已经知道广泛用于电信的所谓的色散位移光纤或DS光纤(即其色散零点被移动的光纤)，这种光纤实质上是适当地拉长其光特性从而把色散零点引导到波长值为1500至1600nm范围之内。

这种类型的光纤在1993年3月的ITU-TG·653建议书中规定，在该建议书里额定地规定在1550nm的波长值λ₀处光纤的色散达到零，并且该波长值具有50nm的容限。

这些光纤例如可从美国纽约州Corning城出产的商标为SMF/DS(注册商标)的产品和意大利Battipaglia的商标为SM DS的FibreOttiche Sud S.P.A公司的产品中得到。

上面类型的光纤例如也在美国专利4,715,679、4,822,399和4,755,022中得到说明。

并且已经知道，在同一条传输线上发送愈加更大量信息的需求导致必然借助所谓的“波分多路复用”(或WDM)方法在同一传输线上发送更多的传输信道。根据波分多路复用方法在由单个光导纤维组成的线路上发送更多的由模拟或数字信号组成的信道，并且靠每条信道在所采用的传输波段之中是和它自己的波长相联系的来相互区别所述的多个信道。

该技术使得能够增加每单位时间内的所发送的信息的条数，所述的各条信息是分布在几个信道上的而各信道上的传输速度是相同的。

但是已经发现，通过所述的色散位移单模光导纤维的WDM传输引起信道之间的互调现象，称为“四波混合”或FWM。

该现象在于，概括地说，在光纤里出现三个光信号会引起可以和这三个信号重叠的第四个信号，从而降低系统性能。

该现象的说明例如见：JOURNAL OF LIGHTWAVE TECH-NOLOGY，Vol.8，No.9，September 1990，Page 1402-1408；该效应起因于非线性三阶现象因光纤芯的高场强度以及信号之间的长互作用时间而变得非常强。

更详细地，该同一篇文献指出，对于特定的光导纤维通过增大信号频率之间的差别、增大色散或者增大传输长度从而增大信号之间的相位移动可以减小第四波(它是系统里的噪声效应)的最大生成效率。

在光导纤维是一种低色散光纤(例如上述的DS光纤)并且在光频之间具有小的互作用有效区域(单模光纤)的情况下，产生第四波所造成的非线性可以变成对传输的限制，因为互调结果可落入接收波段从而产生噪声源。

上面提到的文献中提出的设计WDM系统时的解决办法包括考虑不同信道的波长间的间隔和考虑信号功率。